NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG THÉP HÌNH VÀ HÌNH THỨC TIẾT DIỆN ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỘT LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG CHỊU NÉN LỆCH TÂM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG THÉP HÌNH VÀ HÌNH THỨC TIẾT DIỆN ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỘT LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG CHỊU NÉN LỆCH TÂM

1. Tính cấp thiết của đề tài

Kết cấu liên hợp thép-bê tông (LH-TBT) với những ưu việt về kết cấu và công nghệ, được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng hiện đại ở nhiều nước tiên tiến trên thế giới. Cấu kiện cột liên hợp thép bê tông kết hợp được những ưu điểm của vật liệu bê tông, thép hình (cốt cứng), thép thanh (cốt mềm) để tạo ra tiết diện liên hợp có khả năng chịu nén (đúng tâm, lệch tâm phẳng, lệch tâm xiên).

Luận văn nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn EC4 (Châu Âu) nhằm nghiên cứu khảo sát làm rõ ảnh hưởng của việc bố trí hàm lượng thép và lựa chọn các thông số hình học và vật liệu diện cột để phát huy khả năng chịu tải cho tiết diện trong công trình nhà cao tầng.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu làm rõ cơ sở tính toán hàm lượng thép và bố trí lựa chọn hình thức tiết diện cột LH-TBT chịu nén lệch tâm.

Áp dụng tiêu chuẩn EC4 lập bảng tính EXCELL làm công cụ nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng thép và hình thức tiết diện đến khả năng chịu tải của cột LH-TBT. Vấn đề đặt ra là:

Thứ nhất, so sánh ảnh hưởng của hình thức tiết diện đến lượng thép đến khả năng chịu tải của cột LH-TBT: Với cùng một diện tích tiết diện, so sánh khả năng chịu lực của cột LH-TBT tiết diện tròn và tiết diện vuông/chữ nhật có cùng hàm lượng thép?

Thứ hai, khảo sát ảnh hưởng hàm lượng thép đến khả năng chịu tải của cột LH-TBT. Các phương án thay đổi hàm lượng thép:

– Thay đổi kích thước tiết diện cột, giữ nguyên diện tích cốt thép thanh và thép hình, khảo sát khả năng chịu tải của tiết diện cột LH-TBT (theo khả năng chịu lực dọc và khả năng chịu mômen)

– Thay đổi diện tích cốt thép thanh, giữ nguyên kích thước tiết diện cột (tiết diện bê tông), khảo sát khả năng chịu tải của tiết diện cột LH-TBT (theo khả năng chịu lực dọc và khả năng chịu mômen)

– Thay đổi số hiệu thép hình, giữ nguyên kích thước tiết diện cột (tiết diện bê tông) và diện tích cốt thép thanh, khảo sát khả năng chịu tải của tiết diện (theo khả năng chịu lực dọc và mômen).

Từ đó, đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng thép hình, cốt thép thanh đến khả năng chịu tải của cột LH-TBT.

Thứ ba, khảo sát ảnh hưởng của cường độ vật liệu đến khả năng chịu tải của cột LH-TBT: Thay đổi cường độ vật liệu theo các phương án, đánh giá ảnh hưởng của cường độ vật liệu đến đến khả năng chịu tải của cột LH-TBT.

Từ đó, đề xuất lựa chọn phương án bố trí tiết diện cột LH-TBT có kích thước tiết diện không quá lớn nhưng với hàm lượng thép hợp lý sẽ thỏa mãn được các yêu cầu của nội lực thiết kế

3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Trong luận văn này, đối tượng nghiên cứu là cột LH-TBT tiết diện chữ nhật/vuông/tròn dùng thép hình chữ I, bọc bê tông hoàn toàn chịu nén lệch tâm phẳng/xiên có kể ảnh hưởng của lực cắt.

Phạm vi nghiên cứu là các tiết diện thép hình HEB theo tiêu chuẩn vật liệu của EC với các thông số hình học và chỉ tiêu cơ lý trong phạm vi khảo sát của luận văn.

4. Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên lý thuyết nền tảng của kết cấu liên hợp đã được kiểm chứng thực nghiệm của các tài liệu Châu Âu, sử dụng tiêu chuẩn EC4 để làm rõ các ví dụ bằng số; hoàn thiện trình tự tính toán, kiểm tra; Lập các bảng tính EXCELL sử dụng làm công cụ tính toán thiết lập đường cong tương tác (M-N) để kiểm tra và khảo sát chọn hàm lượng thép hợp lý cho tiết diện cột LH-TBT chịu nén lệch tâm theo thiết kế.

5. Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm 03 phần: Mở đầu, Nội dung và Kết luận.

Chương 1: Tổng quan về sự làm việc của cấu kiện liên hợp thép –bê tông chịu nén trong xây dựng.

Chương 2: Cơ sở tính toán kiểm tra cột liên hợp thép-bê tông chịu nén lệch tâm theo tiêu chuẩn Eurocode 4 (Châu Âu).

Chương 3: Khảo sát ảnh hưởng của hình thức tiết diện và hàm lượng thép đến khả năng chịu tải của cột liên hợp thép-bê tông.

Phần 3: Kết luận và kiến nghị.

6. Tình hình nghiên cứu ứng dụng

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG THÉP HÌNH VÀ HÌNH THỨC TIẾT DIỆN ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỘT LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG CHỊU NÉN LỆCH TÂM

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG CHỊU NÉN TRONG XÂY DỰNG

TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG

Đặc điểm kết cấu LH-TBT

Kết cấu liên hợp thép-bê tông (LH-TBT) là loại kết cấu được tạo nên từ hai loại vật liệu thép và bê tông tuy có những đặc tính khác nhau song hoàn toàn tương hợp và có thể bổ sung cho nhau tạo thành một tổ hợp lý tưởng phát huy được khả năng chịu lực của mỗi loại. Hơn nữa, bê tông còn có khả năng chống ăn mòn và cách nhiệt tốt cho thép ở nhiệt độ cao, đồng thời làm tăng độ cứng cho các cấu kiện thép có độ mảnh lớn nhờ đó, nâng cao khả năng ổn định. Kết cấu LH-TBT như vậy thực chất là một trường hợp riêng, đặc biệt của kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) mà đặc trưng phân biệt rõ nét nhất là tính chất “cốt thép” có thể ở dạng bản, thép hình, thép ống hay thép ở dạng khung. Thép hình có thể bọc bên ngoài gọi là kết cấu thép nhồi bê tông (Concrete filled Steel structures) hay có thể nằm bên trong bê tông gọi là kết cấu bọc bê tông (Concrete encased Steel structures).

Đặc điểm kết cấu LH-TBT chịu nén

Kết cấu LH-TBT bao gồm hai loại:

– Cột bọc không hoàn toàn.

– Cột rỗng nhồi bê tông

Hình 1.1: Các dạng tiết diện kết cấu hỗn hợp thép – bê tông

Ý tưởng hình thành nên các dạng cột LH-TBT được bắt nguồn từ vấn đề hàm lượng thép trong tiết diện cột. Khi lực nén trong cột lớn, việc sử dụng cốt thép tròn (cốt mềm) cần diện tích lớn sẽ dẫn đến hàm lượng thép vượt quá hàm lượng cho phép, vì vậy cần thiết xem xét thay thế bằng các lõi thép hình (cốt cứng) nhằm có được hàm lượng thép đáp ứng yêu cầu chịu tải. Như vậy, hàm lượng thép có ý nghĩa quyết định đối với sự làm việc của cột LH-TBT.

Ưu nhược điểm của cấu kiện LH-TBT chịu nén

Vật liệu chế tạo cấu kiện LH-TBT chịu nén

SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU CỘT LH-TBT

Sự co ngót và từ biến của bê tông

Trong phạm vi luận văn giả thiết chưa xét đến ảnh hưởng của từ biến đến sự làm việc của kết cấu cột LH-TBT.

Sự làm việc liên hợp và yêu cầu đối với liên kết

Vai trò các liên kết nhằm đảm bảo sự làm việc liên hợp giữa hai loại vật liệu, trong đó tiết diện có sự xuất hiện của thép hình với hàm lượng thép lớn hơn nhiều so với BTCT thông thường. Kết cấu LH-TBT đạt đến sự làm việc liên hợp khi đó, độ cứng của tiết diện sẽ tăng lên tính bằng độ cứng tương đương.

1.2.3 Ổn định cục bộ của cột LH-TBT và yêu cầu cấu tạo

1.2.4 Sự làm việc của cột LH-TBT chịu tải trọng

Cột chịu nén đúng tâm: Hầu như chỉ có ý nghĩa lý thuyết
Cột chịu nén lệch tâm phẳng: Tiết diện cột vừa có lực nén dọc trục N, đồng thời có mômen trong mặt phẳng uốn (M_x hoặc M_y);
Cột chịu nén lệch tâm xiên: Tiết diện cột vừa có lực nén dọc trục N, đồng thời có mômen trong hai mặt phẳng uốn (M_x và M_y).

NHẬN XÉT CHƯƠNG 1

Chương 1 hệ thống các vấn đề tổng quan về kết cấu LH-TBT trong công trình xây dựng làm cơ sở nghiên cứu chương 2.

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ TÍNH TOÁN KIỂM TRA CỘT LIÊN HỢP

THÉP-BÊ TÔNG CHỊU NÉN LỆCH TÂM THEO

TIÊU CHUẨN EUROCODE 4 (CHÂU ÂU)

2.1. TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THEO EC4

2.1.1. Phương pháp chung

Phương pháp chung khi tính toán cột LH-TBT là quy đổi tiết diện bao gồm phần diện tích của bê tông, cốt thép thanh, thép hình về tiết diện tương đương với độ cứng tương đương của các loại vật liệu. Phương pháp đơn giản: Sử dụng các đường cong uốn dọc Châu Âu có kể đến sự chế tạo không chính xác. Phương pháp này áp dụng cho cột LH-TBT có tiết diện không đổi và có hai trục đối xứng.

2.1.2. Điều kiện áp dụng phương pháp tính đơn giản

a. Điều kiện hình thức tiết diện

b. Điều kiện bề dày lớp bê tông bảo vệ

c. Điều kiện độ mảnh quy đổi

d. Điều kiện tỷ lệ hàm lượng thép

2.2. XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA TIẾT DIỆN

a. Các giả thiết khi tính độ cứng tương đương

b. Xác định độ cứng tương đương theo EC4

Với tải trọng ngắn hạn: (EI)_e = E_aI_a + 0,8E_cdI_c + E_sI_s (2.8)

Với tải trọng dài hạn: (2.9)

2.3. TÍNH TOÁN KIỂM TRA CỘT CHỊU NÉN ĐÚNG TÂM

2.3.1. Theo điều kiện bền

(2.10)

2.3.2. Theo điều kiện ổn định tổng thể

N_Sd ≤ χN_pl.Rd (2.11)

2.4. TÍNH TOÁN CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM PHẲNG

a. Xây dựng đường cong tương tác (M-N) có thứ nguyên

Hình 2.4: Đường cong tương tác có thứ nguyên

b. Ảnh hưởng của mômen uốn

c. Ảnh hưởng lực cắt sử dụng đường cong tương tác (M-V).

d. Phương pháp kiểm tra tiết diện cột chịu nén lệch tâm phẳng bằng đường cong tương tác không thứ nguyên theo EC4

Hình 2.8: Đường cong tương tác không thứ nguyên

M_Sd ≤ M_Rd= 0,9μM_pl.Rd (2.31)

2.5. TÍNH TOÁN KIỂM TRA CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM XIÊN

Phương pháp tính toán kiểm tra bằng các đường cong tương tác như lệch tâm phẳng, có thêm đường cong tương tác M_y-M_z

Hình 2.9: Đường cong tương tác chịu nén lệch tâm xiên

(b)

(a)

M_y.Sd ≤ 0,9μ_yM_pl.y.Rd (2.32)

M_z.Sd ≤ 0,9μ_zM_pl.z.Rd (2.33)

và (2.34)

2.6. VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Luận văn thực hiện 2 ví dụ số cột LH-TBT tiết diện vuông/ tròn cùng diện tích, so sánh khả năng chịu lực của 2 trường hợp.

2.6.1. Ví dụ 1: Kiểm tra cột LH-TBT chịu nén lệch tâm phẳng

Kiểm tra ổn định: M_y.Sd ≤ 0,9 μ_yM_pl.y.Rd

Hình 2.12 : Đường cong tương tác (M-N) có thứ nguyên

Hình 2.13: Đường cong tương tác (M-N) không thứ nguyên

2.6.2. Ví dụ 2: Kiểm tra cột chịu nén lệch tâm xiên

Hình 2.14: Đường cong tương tác (M_y-N) có thứ nguyên theo y-y

Hình 2.16 Đường cong tương tác (μ;) không thứ nguyên trục y-y

Hình 2.18: Đường cong tương tác M_sd,_y-M_sd,_z

g. Kiểm tra ảnh hưởng của lực cắt

Hình 2.19. Đường cong tương tác (μ;) xét ảnh hưởng lực cắt V

Bảng 2.1. So sánh khả năng chịu lực theo tiết diện vuông/tròn

Trường hợp tính toán	Đại lượng	Tiết diện vuông	Tiết diện tròn	Chênh lệch
Trường hợp tính toán	Đại lượng	Tiết diện vuông	Tiết diện tròn	∆	%
Đúng tâm	N_pl,Rd (kN)	10.364	8963	1401	15,6
Lệch tâm	N_pl,Rd(kN)	10.364	8963	1401	15,6
	N_pm,Rd(kN)	3696	3695,81	0	0
	M_pl,Rd(kNm)	1451,5	747,91	703,59	94,02
	M_max,Rd(kNm)	1545,5	848,61	696,89	82,12

NHẬN XÉT CHƯƠNG 2

Chương 2 đã hệ thống hóa phương pháp và các công thức tính toán kiểm tra tiết diện cột chịu nén đúng tâm, nén lệch tâm (phẳng/xiên), theo tiêu chuẩn Euro Code 4 (EC 4, Châu Âu). Lập được đường cong tương tác M-N để kiểm tra khả năng chịu lực của tiết diện Vuông (chữ nhật) và tròn. Chương 2 đã áp dụng tiêu chuẩn EC4 để tính toán minh họa và kiểm chứng, làm rõ 02 ví dụ số cho cột LH-TBT tiết diện vuông và tiết diện tròn (cùng diện tích tiết diện A_c và A_a), so sánh nhận xét khả năng chịu lực của mỗi loại.

CHƯƠNG 3

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÌNH THỨC

TIẾT DIỆN VÀ HÀM LƯỢNG THÉP ĐẾN KHẢ NĂNG

CHỊU TẢI CỦA CỘT LIÊN HỢP THÉP-BÊ TÔNG

3.1. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN KIỂM TRA CỘT LH-TBT THEO TIÊU CHUẨN EC4

3.1.1. Trường hợp cột LH-TBT chịu nén lệch tâm phẳng

Bước 1: Nhập số liệu tính toán đầu vào

Bước 2: Tính toán độ cứng tương đương (EI)_c của tiết diện cột LH-TBT trong hai trường hợp:

– Tải trọng ngắn hạn: Bao gồm tổng độ cứng của bê tông (E_cI_c), cốt thép thanh (E_sI_s) và thép hình (E_a,I_a)

– Tải trọng dài hạn: Thay E_cd bằng E_c

Bước 3: Kiểm tra điều kiện ổn định cục bộ

Kiểm tra độ mảnh của tiết diện thép hình và đảm bảo lớp bê tông bảo vệ thép hình: với

Bước 4: Kiểm tra điều kiện áp dụng phương pháp đơn giản

– Điều kiện hình thức tiết diện không đổi và có 2 trục đối xứng;

– Điều kiện đảm bảo bề dày lớp bê tông bảo vệ;

– Điều kiện độ mảnh quy đổi

– Điều kiện tỷ lệ hàm lượng thép

Trường hợp không thỏa mãn thì không áp dụng được quy trình này (điều chỉnh lại các thông số thiết kế ở Bước 1)

Bước 5: Kiểm tra khả năng chịu nén đúng tâm

5.1 Tính khả năng chịu nén đúng tâm về bền: N_pl,Rd

5.2 Tính hệ số uốn dọc (χ) phụ thuộc độ mảnh quy đổi ()

5.3 Kiểm tra ổn định

Bước 6: Kiểm tra khả năng chịu nén lệch tâm phẳng

6.1 Vẽ các sơ đồ ứng suất ứng với các vị trí của trục trung hòa trên tiết diện xác định các giá trị khả năng chịu lực: N_pl,Rd; N_pm,Rd; M_pl,Rd và M_max,Rd

6.2 Kiểm tra khả năng chịu nén lệch tâm phẳng

a. Cách 1: Kiểm tra bằng cách dùng đường cong tương tác (có thứ nguyên) M-N, trình tự như sau:

– Xác định tọa độ các điểm (A,B,C,D và E) dựa vào các giá trị khả năng chịu lực có thứ nguyên: N_pl,Rd; N_pm,Rd; M_pl,Rd và M_max,Rd

– Vẽ đường cong tương tác M-N (có thứ nguyên) thể hiện khả năng chịu lực dọc và mômen của tiết diện

– Xác định tọa độ điểm X (M_sd, N_sd) trên biểu đồ tương tác, nếu X nằm trong miền giới hạn bởi đường cong tương tác thì đảm bảo an toàn và ngược lại

b. Cách 2: Kiểm tra bằng cách dùng đường cong tương tác (không thứ nguyên) μ- χ theo trình tự như sau:

– Xác định tọa độ các điểm (A,B,C,D và E) dựa vào các giá trị khả năng chịu lực tương đối, không thứ nguyên: χ và μ

– Vẽ đường cong tương tác μ- χ (không thứ nguyên) thể hiện khả năng chịu lực dọc và mômen của tiết diện

– Xác định giá trị μ trên biểu đồ tương tác

– Tính khả năng chịu mômen: M_Rd = 0,9M_pl,Rd

– Kiểm tra:

3.1.2. Kiểm tra cột LH TBT chịu nén lệch tâm xiên

Trình tự kiểm tra cũng thực hiện tương tự như cột chịu nén lệch tâm phẳng nhưng phải kiểm tra theo cả hai phương uốn y-y và z-z, mặt khác phải kiểm tra thêm tương tác giữa mômen theo 2 phương M_x và M_y

a. Dùng đường cong tương tác có thứ nguyên

Vẽ đường cong tương tác mô men-lực cắt (M-V) ứng với biểu đồ ứng suất của các điểm để xác định khả năng chịu mô men M_v,y,Rd theo phương xét đến ảnh hưởng của lực cắt V_sd(mô men theo trục y).

Áp dụng công thức kiểm tra, ta được kết quả như:

b. Dùng đường cong tương tác (có thứ nguyên)

Vẽ biểu đồ tương tác mômen – mô men(M-M).

Kiểm tra khả năng chịu nén lệch tâm xiên của cột LHTBT

3.2. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC HÌNH THỨC TIẾT DIỆN ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỘT LH TBT CHỊU NÉN LỆCH TÂM

Thép thanh

Đường kính cột H_c

Thép

hình

N_sd

(kN)

M_y.Sd

(kNm)

M_z.Sd

(kNm)

Cường độ cốt cứng

Cường độ bê tông

Cường độ cốt mềm

416

500

HEB 260

3500

350

200

S355

C35/40

S500

* Các phương án khảo sát

a. Phương án 01: Sử dụng các thông số tính toán trên với HEB 260 để thực hiện trong quá trình khảo sát các bước tiếp theo.

b. Phương án 02:

Tăng số hiệu thép hình (HEB).

Bảng 3.2: Khả năng chịu lực theo số hiệu thép hình

c. Phương án 3: Tăng đường kính cốt thép thanh.

Bảng 3.3: Khả năng chịu lực theo đường kính thép thanh

d. Phương án 4: Tăng kích thước đường kính cột.

Bảng 3.5: Khả năng chịu lực theo đường kính cột

Hình 3.1: Khả năng chịu lực tăng theo số hiệu thép hình

Hình 3.2: Khả năng chịu lực tăng số hiệu thép thanh

Hình 3.3: Khả năng chịu lực tăng theo đường kính cột

Ứng với mỗi phương án bố trí tiết diện (đường kính cột, thép hình và thép thanh), hàm lượng thép trong cột sẽ thay đổi, dựa vào biểu đồ khảo sát được cho thấy tùy theo nội lực thiết kế có thể chọn 01 trong 02 phương án:

Nếu cột chịu lực dọc lớn và mômen phương yếu z: Chọn PA 2: tăng đường kính cột H_c

Nếu cột chịu lực dọc nhỏ và mômen phương khỏe y lớn: chọn PA 4: tăng đường kính A_a 🡪 chọn thép hình cốt cứng có HEB lớn.

3.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA ĐƯỜNG KÍNH CỘT ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỘT LH TBT CHỊU NÉN LỆCH TÂM

* Các thông số khảo sát

– Thép hình sử dụng từ HEB 260 đến HEB 300

– Đường kính cột sử dụng từ D400 mm đến 800 mm

– Bê tông mác C35/45 có:f_ck = 35 N/mm²;

– Thép hình mác S355 có: f_y = 355 N/mm²

– Cốt mềm mác S500, f_ck = 500 N/mm²; E_s = 210.000 N/mm²

Khảo sát HEB 260 đường kính cột 400 mm đến 800mm.

Bảng 3.5: Bảng kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng cốt cứng đến khả năng chịu tải của cột

Khảo sát HEB 280 đường kính cột 400 mm đến 800mm:

Bảng 3.6: Bảng kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng cốt cứng đến khả năng chịu tải của cột

Khảo sát HEB 300 đường kính cột 400 mm đến 800mm

Bảng 3.7: Bảng kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng cốt cứng đến khả năng chịu tải của cột

Để so sánh ảnh hưởng của vật liệu tới khả năng làm việc của cột LHTBT ta tiến hành vẽ biểu đồ thể hiện mối tương quan về khả năng chịu nén đúng tâm và khả năng chịu M khi cùng giá trị lực dọc.

N_sd

Hình 3.4: Khảo sát khả năng chịu nén (N) với các hình thức tiết diện cột

M_sdy

Hình 3.5: Khảo sát khả năng chịu mômen theo phương y-y(M_y) với các hình thức tiết diện cột

M_sdz

Hình 3.6: Khảo sát khả năng chịu mômen theo phương z-z(M_z) với các hình thức tiết diện cột

Nhận xét: Dựa vào đường cong, ứng với nội lực thiết kế (N_sd, M_sdy, M_sdz) cho phép lựa chọn phương án hợp lý (đường kính cột theo kiến trúc): Cột đường kính lớn, số hiệu cốt cứng HEB nhỏ có thể thay bằng cột đường kính nhỏ, số hiệu cốt cứng HEB lớn.

3.4. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CƯỜNG ĐỘ VẬT LIỆU ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỘT CHỊU NÉN LỆCH TÂM

– Lực nén tính toán N_sd=1000 kN; chiều cao cột H_c= 3,6 m

– Hình thức tiết diện dùng lõi thép định hình dạng chữ I (HEB), với các thông số được tra từ bảng tra có sẵn. Thép mềm dùng 410. Thép hình tăng từ HEB260 đến HEB360.

a. Đối với cột dùng bê tông cường độ cao, thép cường độ cao

Bảng 3.7: Tính toán khả năng chịu lực của cột LHTBT dùng bê tông cường độ cao, thép cường độ cao

b. Đối với cột bê tông cường độ thường, thép cường độ cao (PA2)

Bê tông dùng mác C25/45 có:

f_ck = 25 N/mm²; f_cm = 33 N/mm²; E_cm = 30,5 N/mm²

Thép hình dùng mác Q460 có: f_y = 460 N/mm²

Bảng 3.8: Tính toán khả năng chịu lực của cột LHTBT dùng bê tông cường độ thường, thép cường độ cao

c. Đối với cột bê tông cường độ cao, thép cường độ thường

Bê tông dùng mác C35/45 có:

f_ck = 35 N/mm²; f_cm = 43 N/mm²; E_cm = 33,5 N/mm²

Thép hình dùng mác S355 có: f_y = 355 N/mm²

Bảng 3.9: Tính toán khả năng chịu lực của cột LHTBT dùng

bê tông cường độ cao, thép cường độ thường

Khả năng chịu lực của tiết diện có vật liệu theo: PA1> PA2 > PA3 chứng tỏ ảnh hưởng của vật liệu là đáng kể, nên sử dụng vật liệu cường độ cao cho cả hai loại bê tông và thép hình.

NHẬN XÉT CHƯƠNG 3

Chương 3 đã thay đổi các thông số hình học (đường kính H_c), vật liệu (Thép hình A_a, thép thanh A_s và cường độ vật liệu BT,CT), mỗi trường hợp dùng chương trình tự lập vẽ được các biểu đồ tương tác M_y-N(uốn phẳng), M_y-N, M_z-N, M_y-M_z (uốn xiên), M-V (cắt) để tính toán kiểm tra khả năng chịu lực dọc và mômen cho mỗi trường hợp chịu nội lực thiết kế (N_sd, M_sd)

Hình 3.7: Biểu đồ khả năng chịu nén đúng tâm theo vật liệu

Hình 3.8:. Biểu đồ khả năng chịu nén lệch tâm theo vật liệu

Chương 3 đã kiểm chứng, khảo sát làm rõ ảnh hưởng của việc thay đổi thông số hình học (A_c) và vật liệu (A_a, A_s) đến hàm lượng (A_a/A_c, A_s/A_c) khả năng chịu tải của cột tiết diện tròn, dung thép hình HEB. Kết quả khảo sát cho phép kỹ sư thiết kế có cơ sở chọn phương án tiết diện phù hợp.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

1. Bài toán thiết kế tiết diện đòi hỏi sự cân nhắc lựa chọn hài hòa các thông số hình học và vật liệu đối với mỗi loại thành phần vật liệu như: Bê tông, thép hình (cốt cứng), thép thanh (cốt mềm). Tiết diện hợp lý khi đảm bảo được tiêu chí: Chi phí trọng lượng vật liệu ít nhất, kích thước cột nhỏ nhất, phù hợp yêu cầu kiến trúc mà vẫn đảm bảo khả năng chịu tải trọng. Trong phạm vi khảo sát nhận thấy:

– Với cùng tiết diện, cột tiết diện vuông có khả năng chịu lực cao hơn cột tiết diện tròn. Cần bố trí thép hình chữ I theo phương làm việc (phương trục khỏe y-y khi chịu uốn phẳng) và phải lưu ý kiểm tra mômen phương trục yếu z-z khi chịu uốn xiên cũng như tương tác mômen theo 02 phương M_y-M_z (khi chịu uốn xiên).

– Có sự chênh lệch lớn về khả năng chịu lực nén dọc và mômen uốn theo hai phương. Nên cân nhắc sử dụng cốt cứng đối xứng kép để phát huy khả năng chịu uốn tốt theo 02 phương.

2. Tuỳ theo nội lực thiết kế (M_sd, N_sd) để chọn phương án tiết diện hợp lý đảm bảo hàm lượng thép cần thiết mà không cần sử dụng cột tiết diện quá lớn ảnh hưởng đến kiến trúc và không gian sử dụng.

3. Các phương án thay đổi thông số hình học, sử dụng vật liệu cường độ cao cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chịu tải cần được xem xét như một giải pháp khi cột không thỏa mãn chịu lực.

2. Kiến nghị: Sử dụng tiêu chuẩn EC4 để tính toán kiểm tra cột LH-TBT trong điều kiện chưa có tiêu chuẩn Việt Nam.

3. Hướng phát triển đề tài: Tiếp tục thiết lập các họ đường cong tương tác cho các dạng thép hình đối xứng theo 02 phương.

Xây dựng bảng tra đối với mỗi loại tiết diện cột với các thông số hình học, vật liệu giúp thiết kế sơ bộ và kiểm tra nhanh, thuận tiện.

LIỆN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

E:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN KY THUAT\LUAN VAN 2014\LUAN VAN KY THUAT\PHAM BA HUE

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG THÉP HÌNH VÀ HÌNH THỨC TIẾT DIỆN ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỘT LIÊN HỢP THÉP BÊ TÔNG CHỊU NÉN LỆCH TÂM

About admin

Trả lời Hủy

Related Posts

About admin

Trả lời Hủy